國產圖像傳感器疾行：追趕索尼、三星 惠及晶圓廠

受益於手機市場的復甦，2024年全球CIS規模將高速增長。國產CIS廠憑藉高規格的CIS產品與索尼、三星等海外廠商全面競爭。大陸晶圓代工廠重點佈局CIS領域，與芯片設計企業協同發展。

2024年全球圖像傳感器（下稱“CIS”）市場規模預計爲214億美元，有望於2029年接近300億美元。維爾股份下屬的豪威、格科微、思特威等國產廠商不斷研發高端CIS產品，縮短與索尼、三星等海外廠商的差距，中端市場主打性價比，在安卓手機、安防與車載領域取得一定的市場份額。

2024年一季度，國產CIS廠商業績增長強勁，大陸晶圓代工廠加大供應力度，與海外廠商的競爭仍將激烈。

手機CIS性能角逐

圖像傳感器是將光信號轉化爲電信號的裝置，分爲CCD和CMOS兩大類。相比於CCD，CMOS耗電量少、體積小、重量輕、集成度高，被普遍應用於手機攝像頭，手機用CIS佔據了圖像傳感器市場約70%的份額。2016年是手機雙攝像頭的元年，2019年三攝成爲主流旗艦機型標配，四攝、多攝亦接踵而至，多攝一般是在三攝的基礎上增加微距、虛化或3D等功能攝像頭。

堆棧結構的CMOS在傳統的感光層與底部電路之間增加了一層DRAM動態存儲器，從而讓感光元件具備短時間拍攝數據量大的影像。索尼十年前推出的第二代堆棧式CMOS IMX214助力其佔領了高端手機CMOS市場。手機攝像頭過去以像素升級爲主，受CMOS尺寸限制，手機攝像開始注重變焦能力。

索尼於2017年宣佈推出業內首個配備DRAM的三層堆疊式CIS。通過使用堆疊技術，像素層的面積佔比能提升至90%。隨着像素層面積佔比的提升，CIS 芯片的物理尺寸大幅下降。

2018年索尼、三星和豪威分別推出了自己的新款高端CIS，索尼的CIS像素最高，IMX586的像素達到了4800萬（下稱“48mp”）。三星的特點是在支持超高速自動對焦CIS上集成了內存芯片，它先將採集到的大量幀存儲到傳感器內，從而實現高清慢動作的拍攝。2019年，豪威實現對0.8um 48mp CIS的量產。2019年起手機市場主流攝像頭均採用5000萬像素級別的硬件配置，億級像素雖然陸續上市，但並非堆砌硬件，更多取決於所採用的技術方案。

在手機有限的空間內，各終端廠商不斷技術創新，謀求後攝主攝CIS尺寸越做越大，高端手機CIS呈現出大底趨勢，未來不僅侷限於大底主攝，副攝的傳感器尺寸也將不斷提升。三星CIS尺寸從1/3.4英寸一直增大到1/1.33英寸，華爲P70 Pro採用1/1.3英寸索尼傳感器IMX989。

OV50H採用1/1.3英寸，提供旗艦級弱光性能和自動對焦性能，是豪威首款具有水平/垂直四相位檢測功能的傳感器。安卓中高端市場的國產替代正在加速進行，豪威OV50H傳感器自2023年四季度以來已經商用於國內大部分智能手機的高端旗艦主攝，產品線已基本覆蓋榮耀中高端系列機型。2023年，思特威推出數顆用於旗艦機主攝、包括長焦和廣角的輔攝系列高端產品。

智能手機CIS未來的升級方向將聚焦在CIS 結構設計的優化，通過改進感光元件的結構和材料，進一步提升感光元件的性能，以及優化和升級影像處理算法，通過AI算法突破硬件限制，進一步提升圖像的清晰度、動態範圍，並減少噪點，提高成像質量。

方正證券認爲，面對豪威在產品性能和價格上的優勢，索尼在安卓中高端市場上失利。索尼對CIS的資本開支首度下滑，未來將更多聚焦投資效率的優化和盈利能力的提升，其圖像傳感器業務2024-2026財年的資本開支計劃僅爲2021-2023財年的70%左右，三年計劃投資首次出現下滑。

韋爾股份圖像傳感器業務2023年實現營業收入55.36億元，佔主營業務收入的比例約爲74%，較上年增加13.61%。其中，來源於智能手機市場的收入上升至77.79億元，約佔公司圖像傳感器業務的50%，較2022年增長超44%。

格科微2023年手機圖像傳感器的收入爲22.42億元，3200萬像素產品採用了單芯片集成工藝，顯著提高了晶圓面積利用率，並可兼容1/3.1英寸的攝像頭模組尺寸，滿足5G手機緊湊的ID設計需求。

安防與車載CIS藍海

中國本土安防監控產業鏈的優勢顯著，帶動安防類CMOS傳感器市場的快速擴張。安防CIS市場競爭格局分散，據預測，2025年出貨量和銷售額將分別達到8.0億顆和20.1億美元，佔CMOS圖像傳感器的市場份額佔比將分別上升至6.9%和6.1%，年複合增長率將達到13.75%和18.23%。

2022年7月，索尼發佈一款用於安防攝像機的1/3英寸CMOS圖像傳感器IMX675，約512萬像素，可同時實現捕捉整體圖像的全像素輸出以及特定區域的高速輸出，專有的堆棧結構功耗比傳統型號IMX335約低30%。

據調研，豪威的Nyxel技術延長了像素單位的路徑，使圖像傳感器能探測到更多光子，從而提高整體性能，可以實現在完全黑暗環境中使用低功率紅外照明，從而能降低約3倍的功耗。2023年，思特威智慧安防行業收入爲16.71億元，佔主營收入的比例爲58.49%。在2023年推出了首顆1/1.2"8MP 圖像傳感器產品。

車載攝像頭目前基本在中高端車型上成爲標配，主要應用於倒車影像系統中。未來隨着高級駕駛輔助系統（下稱“ADAS”）的需要，智能汽車如果需要實現自動緊急剎車、自適應巡航、疲勞監測、車道偏離輔助、360 度環視等功能，則需要在車輛上配置6-8個攝像頭。ADAS視覺系統使用攝像頭採集圖像信息，通過算法分析出圖像中的道路環境，攝像頭及其CMOS圖像傳感器是ADAS的核心組成部分。據預測，汽車電子CMOS圖像傳感器出貨量和銷售額將在2025年達到9.5億顆和53.3億美元，佔CMOS圖像傳感器的市場份額佔比將分別上升至8.2%和16.1%，預期年複合增長率將達到18.89%和21.42%。

2023年，韋爾股份來源於汽車市場的CIS收入提升至45.47億元，約佔公司圖像傳感器業務的30%，較上年增長超過25%。格科威非手機CMOS圖像傳感器的收入爲12.10億元，同比增長13.43%。

與晶圓廠協同

主流CMOS設計廠商都採用了多像素合一技術，硬件像素重排需要CIS內部有圖像信號處理功能，其結構需要雙層堆疊，消耗兩倍的晶圓。例如，華爲P40 Pro搭載索尼IMX 700傳感器有效像素爲5200萬，但最高支持16像素合成1個大像素；三星Galaxy S20 Ultra搭載的ISOCELL HP2傳感器亦可實現16合1。豪威於2022年研發出2億像素圖像傳感器OVB0B，該傳感器16合1以後可輸出1250萬像素。

2020年至2023年CIS製程集中在180nm至22nm，且像素越高所需製程越先進，ISP圖像信號處理器通過各類算法對圖像信號進行處理和改善，製程要求可達到12nm。像素的增加意味着芯片面積的增加，原本12寸晶圓切割1.3微米1200萬像素的產品可以切割2500顆左右，而主流0.8 微米4800 像素的產品只能切割1200顆左右，像素越高消耗的晶圓廠的產能越大，供需缺口增加，對晶圓代工廠的響應能力帶來挑戰。

索尼受限於自身的晶圓廠的產能與良率，轉向與臺積電合作。三星在小像素產品上具備一定優勢，HM和HP系列是其重點推廣的億級像素產品，曾在2021年提高CIS產能，而如今面對AI產業對存儲芯片的高需求，其戰略重心轉向提高HBM的良率，CIS的戰略優先級下降。

與索尼和三星的IDM模式不同，豪威、思特威和格科微採用Fabless模式，具有更加靈活的產能調配能力。中國大陸晶圓廠的業績已經在CIS的帶動下持續改善，華虹公司CIS產品需求自2023年四季度起便十分強勁，2024年一季度該公司邏輯平臺的增長主要來自於CIS。中芯國際2023年四季度起CIS及ISP收入環比增長超過六成，產能供不應求，CIS系該公司2024年重點佈局的領域。

2024年一季度，伴隨着韋爾股份在高端智能手機市場的產品導入及汽車市場自動駕駛應用的持續滲透，該公司營業收入同比增長30.18%；格科威和思特威的營業收入分別同比增長51.13%和84.31%，淨利潤扭虧爲盈，格科威高像素單芯片產品出貨量增加，思特威智慧安防及手機高階像素產品出貨上升。

本文源自證券市場週刊